Maschinenelemente sind die Grundbausteine von Produktionsmaschinen, Fahrzeugen, Haushaltsgeräten und mechatronischen Geräten. Die Vielfalt reicht dabei von kleinen Verbindungselementen wie Schrauben über Kugellager bis zum komplexen Getriebe. "Maschinenelemente für Dummies" bietet einen einfachen und verständlichen Einstieg in dieses weite Gebiet. Durch die systematische Orientierung an der ausgeübten Funktion lernen Sie das gesamte Spektrum der Maschinenelemente kennen und behalten dabei immer den Überblick. Anton Haberkern nennt und erläutert die Berechnungsformeln der genannten Elemente und legt dabei großen Wert auf die verständliche Darstellung der Grundprinzipien. Durch praktische Beispiele wird das Gelernte gefestigt, die nächste Prüfung kann also kommen.
Inhaltsverzeichnis
Ü ber den Autor 7
Ü ber den Fachkorrektor 7
Einleitung 19
Ü ber dieses Buch 19
Konventionen in diesem Buch 19
Was Sie nicht lesen mü ssen 20
Tö richte Annahmen ü ber die Leser 20
Wie dieses Buch aufgebaut ist 20
Teil I - Was Maschinenelemente kö nnen 20
Teil II - Maschinenelemente zum Verbinden 20
Teil III - Maschinenelemente zum Abstü tzen von Bewegungen 21
Teil IV - Maschinenelemente zum Umwandeln von Bewegungsformen 21
Teil V - Der Top-Ten-Teil 21
Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 21
Jetzt geht es los 22
TEIL I WAS MASCHINENELEMENTE KÖ NNEN 23
Kapitel 1 Maschinen und Maschinenelemente 25
Die kleinsten Teilchen im Maschinenbau 25
Das ist ja alles so schö n gleich hier 28
Kapitel 2 Aufgabenteilung macht stark: Die funktionale Sichtweise 31
Der Funktionsbegriff 31
Die klassischen Maschinenelemente 33
Die Gestaltung technischer Systeme mithilfe von Funktionen 33
1 Betrachtungsebene 33
2 Betrachtungsebene 34
3 / 4 . . / X Betrachtungsebene 35
Eine funktionsorientierte Ordnungsstruktur der Maschinenelemente 36
TEIL II MASCHINENELEMENTE ZUM VERBINDEN 39
Kapitel 3 Arten von Verbindungen - ein erster Ü berblick 41
Warum die Einheiten von Maschinen oft nicht aus einem Teil bestehen 42
Alles verbindet, aber wie? Verbindungsarten 43
Starr oder nur als starr getarnt? 45
Klassifizierung von Verbindungen 45
Kapitel 4 Reibschlü ssige Verbindungen 47
Schraubenverbindungen 47
Der Einfluss des Steigungswinkels 48
Der Einfluss des Flankenwinkels 50
Gewindeprofile 51
Grundgleichungen eines Schraubengewindes 52
Hä lt die das aus? Belastung und Beanspruchung von Schraubenverbindungen 54
Fazit zur Berechnung von Schraubenverbindungen 61
Festigkeitsklassen fü r Befestigungsschrauben 61
Grobdimensionierung von Schraubenverbindungen 63
Pressverbindungen 65
Funktionsprinzip einer Pressverbindung 65
Montage einer Pressverbindung 66
Arten von Pressverbindungen 67
Dimensionierung einer Pressverbindung 68
Stä rken und Schwä chen von Pressverbindungen 69
Kapitel 5 Formschlü ssige Verbindungen 71
Stiftverbindungen 72
Formen von Stiften 72
Ausfü hrungen von Stiftverbindungen 74
Berechnung von Stiftverbindungen 74
Nut-Feder-Verbindungen 79
Allgemeine Nut-Feder-Verbindung mit Nutenstein 79
Nut-Feder-Verbindungen zwischen Welle und Nabe 80
Berechnung von Nut-Feder-Verbindungen 80
Profilverbindungen 81
Nietverbindungen 83
Anwendungsbereiche fü r Nietverbindungen 83
Kalt- und Warmnieten 84
Kapitel 6 Stoffschlü ssige Verbindungen 85
Schweiß verbindungen 87
Inhaltsverzeichnis 13
Einteilung der Schweiß verfahren 88
Schmelzschweiß verfahren fü r Metalle 89
Pressschweiß verfahren fü r Metalle 91
Pressschweiß verfahren fü r Kunststoffe 93
Schweiß nahtformen 94
Festigkeitsberechnung von Schweiß verbindungen 94
Lö tverbindungen 96
Lote 97
Flussmittel 98
Klebeverbindungen 98
Kapitel 7 Elastische Verbindungen: Federn 101
Federkennlinie 102
Federarbeit 103
Zusammengesetzte Systeme aus mehreren Federn 105
Fall a: Parallelschaltung von Federn 105
Fall b: Reihenschaltung von Federn 106
Fall c: Mischschaltung von Federn 106
Schwingungsverhalten 107
Bauarten von Federn 108
Metallfedern fü r geradlinige Bewegungen 110
Nichtmetallfedern fü r geradlinige Bewegungen 113
Metallfedern fü r Drehbewegungen 113
Nichtmetallfedern fü r Drehbewegungen 114
TEIL III MASCHINENELEMENTE ZUM ABSTÜ TZEN VON BEWEGUNGEN 115
Kapitel 8 Arten von Lagern und Fü hrungen - ein Ü berblick 117
Gelagert oder gefü hrt - Unterscheidung nach der Bewegungsform 118
Anforderungen an Lager und Fü hrungen in Maschinen 121
Einteilung von Lagern und Fü hrungen nach der Kontaktart 121
Kapitel 9 Gleitlager und Gleitfü hrungen 123
Hydrodynamische Lager und Fü hrungen 123
Das Funktionsprinzip Hydrodynamik 123
Das Stribeck-Diagramm 125
Der rotierende hydrodynamische Kontakt: Lager 126
Der lineare hydrodynamische Kontakt: Fü hrung 127
Anwendungsbeispiele Hydrodynamik 127
Werkstoffe fü r hydrodynamische Gleitkontakte 130
Tragfä higkeitsberechnung von hydrodynamischen Gleitkontakten 132
Hydrostatische Lager und Fü hrungen 133
Das Funktionsprinzip Hydrostatik 133
Druckverlauf an einer Hydrostatik-Tasche 135
Druckversorgung bei mehreren Hydrostatik-Taschen 137
Anwendungsbeispiele fü r hydrostatische Kontakte 138
Aerostatische Lager und Fü hrungen 140
Das Funktionsprinzip Aerostatik 140
Vergleich aerodynamischer/aerostatischer Kontakt 141
Bereitstellung der Druckluft 141
Gestaltung aerostatischer Lager und Fü hrungen 142
Anwendungen der Aerostatik 143
Feststoffgeschmierte Lager und Fü hrungen 144
Elektromagnetische Lager und Fü hrungen 145
Das Funktionsprinzip der elektromagnetischen Abstü tzung 145
Magnetkrä fte 145
Abstandsregelung 146
Adaptierbare Steifigkeit und Dä mpfung 146
Anwendungsbeispiele fü r elektromagnetische Lager und Fü hrungen 148
Kapitel 10 Wä lzlager und Wä lzfü hrungen 149
Mö gliche Bewegungsformen zwischen zwei Kö rpern 149
Gleiten 150
Rollen 150
Wä lzen 150
Bohren 151
Die geometrischen Formen von Wä lzkö rpern 151
Herstellkosten verschiedener Wä lzkö rper-Geometrien 152
Das Berechnungsmodell Hertz'scher Kontakt 152
Die Schmiegung 153
Bauarten von Wä lzlagern 153
Viel hilft viel: Anordnung von mehreren Wä lzlagern 154
Fest-Los-Lagerung 154
Schwimmende Lagerung 157
Angestellte Lagerung 158
Bauarten von Wä lzfü hrungen 159
Ohne interne Vorspannung 159
Mit interner Vorspannung 160
Ohne Wä lzkö rperrü ckfü hrung 160
Mit Wä lzkö rperrü ckfü hrung 161
Profilschienen-Wä lzfü hrungen 162
Die Lebensdauer von Wä lzkontakten berechnen 163
Die Lebensdauergleichung fü r Wä lzlager 164
Berü cksichtigung verä nderlicher Drehzahlen und Belastungen 168
Die modifizierte Lebensdauergleichung fü r Wä lzlager 169
Die Lebensdauergleichung fü r Wä lzfü hrungen 170
Zulä ssige Belastung von Wä lzlagern im Stillstand 172
Nur nicht nachgeben: Die Steifigkeit von Wä lzkontakten 173
Werkstoffe fü r Wä lzlager und Wä lzfü hrungen 174
Stahl 175
Keramik 176
Kapitel 11 Reibung, Schmierung und Verschleiß 177
Das lä uft ja wie geschmiert: Schmierstoffe 178
Schmierö le 178
Schmierfette 181
Festschmierstoffe 182
Das Funktionsprinzip von Festschmierstoffen 184
Zä h und schleimig: Die Viskositä t 186
Viskosimeter 187
Viskositä tsä nderung mit der Temperatur 188
Unbeliebt, aber unvermeidbar: Der Verschleiß 190
Die Verschleiß mechanismen 190
Maß nahmen zur Verschleiß reduktion 194
Verschleiß erkennung aus der Bauteiloberflä che 194
Kapitel 12 Noch ganz dicht? Maschinenelemente zum Abdichten 197
Was Dichtungen kö nnen 197
Hermetisch dicht oder technisch dicht 198
Arten von Dichtungen 198
Statische berü hrende Dichtungen 199
Statische berü hrungslose Dichtungen 201
Dynamische berü hrende Dichtungen 201
Dynamische berü hrungslose Dichtungen 204
TEIL IV MASCHINENELEMENTE ZUM UMWANDELN VON BEWEGUNGSFORMEN 207
Kapitel 13 Arten von Getrieben im Ü berblick 209
Wo Getriebe gebraucht werden 210
Klassifizierung von Getrieben 211
Kapitel 14 Rä dergetriebe 217
Zahnradgetriebe: Formschlü ssige Rä der 219
Bauformen von Zahnrä dern 219
Richtung der Verzahnung 222
Profilform der Zä hne 224
Kenngrö ß en von Stirnradgetrieben mit parallelen Achsen 225
Reibradgetriebe 236
Reibradgetriebe mit konstanter Ü bersetzung 236
Reibradgetriebe mit stufenlos verä nderlicher Ü bersetzung 236
Kapitel 15 Zugmittelgetriebe 239
Auswahl des Zugmittels 240
Formschlü ssige Zugmittelgetriebe 242
Kettengetriebe 242
Zahnriemengetriebe 244
Reibschlü ssige Zugmittelgetriebe 246
Flachriemengetriebe 246
Keilriemengetriebe 248
Kapitel 16 Hubgetriebe 251
Spindel-Hubgetriebe 252
Gleitgewindetrieb 253
Kugelgewindetrieb 254
Hydrostatischer Gewindetrieb 255
Zahnstangen-Hubgetriebe 256
Zugmittel-Hubgetriebe 258
Schubketten-Hubgetriebe 259
Kapitel 17 Kupplungen und Bremsen 261
Einteilung von Kupplungen 261
Nichtschaltbare starre Kupplungen 264
Nichtschaltbare nachgiebige Kupplungen 265
Schaltbare fremdbetä tigte Kupplungen 266
Schaltbare momentbetä tigte Kupplungen 267
Schaltbare drehzahlbetä tigte Kupplungen 268
Schaltbare richtungsbetä tigte Kupplungen 269
Bremsen 270
TEIL V DER TOP-TEN-TEIL 271
Kapitel 18 Zehn interessante Daten zur wirtschaftlichen Bedeutung des Maschinenbaus 273
Die grö ß ten Industriezweige 273
Bilanz des deutschen Maschinenauß enhandels 274
Deutsche Maschinenexporte nach Regionen 274
Deutsche Maschinenexporte nach einzelnen Abnehmerlä ndern 275
Deutsche Maschinenimporte nach Regionen 275
Deutsche Maschinenimporte nach einzelnen Lieferlä ndern 276
Deutscher Maschinenauß enhandel nach Fachzweigen 276
Welthandelsanteile 277
Maschinenexporteure nach Maschinengruppen 277
Weltproduktion von Werkzeugmaschinen 278
Lö sungen der Ü bungsaufgaben 279
Stichwortverzeichnis 287
